[发明专利]一种阳离子型共聚氨基酸及其制备方法

说明书

本发明涉及一种阳离子型共聚氨基酸及其制备方法，其中，所述阳离子型共聚氨基酸的结构为：n为5～500，m为5～500，R为氢原子、烷基、取代烷基或烷氨基中的一种，R'为烷基或取代烷基中的一种，且R与R'为不同的取代基团。本发明中通过引入电中性的N‑取代甘氨酸的聚氨基酸共聚物，能够有效稀释阳离子型聚氨基酸的电荷密度，有效降低细胞毒性，通过对共聚氨基酸中氨基酸单元数n以及N‑取代甘氨酸的单元数m进行调控，可实现对所述阳离子型共聚氨基酸的细胞毒性及酶降解速率的同时调控。

技术领域

本发明涉及生物医用高分子材料领域，尤其涉及一种阳离子型共聚氨基酸及其制备方法。

背景技术

阳离子型高分子作为一类具有表观正电荷的高分子，与负电性的生物大分子具有强静电相互作用，在基因转染、组织工程等生物领域具有广泛的应用前景，尤其在组织工程领域，传统的组织工程支架缺乏生物组织粘性，容易脱落。由于细胞、组织表面均表现负电性，因此，阳离子型高分子可以通过静电相互作用与生物组织产生粘性。

目前的商品化的阳离子型高分子主要包括合成高分子中的聚(甲基)丙烯酸酯类、聚氨基酸类以及天然高分子中的壳聚糖，其中，聚氨基酸类材料具有良好的生物可降解性能，降解产物为氨基酸不会产生无菌性炎症，且能够有效避免天然高分子存在的免疫原性风险，在阻止工程应用中具有广泛应用前景。然而，阳离子聚合物存在两大缺点，一是具有细胞毒性，其来源于高电荷密度对细胞造成的渗透压冲击及对细胞膜的破坏性，二是降解速率难以调控，大多数阳离子聚合物均不可生物降解，少数主链可被酶降解的聚合物无法有效调控其酶降解速率。

现有技术中，尽管可以通过对阳离子聚合物中的正电性基团进行化学修饰降低正电荷密度，从而降低细胞毒性，但是往往难以兼顾生物相容性及材料理化性能，而且提高了制备合成上的复杂性，另一方面对酶降解速率的控制仍存在问题，限制了阳离子聚合物在生物医用领域中的应用。

因此，现有技术仍有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种阳离子型共聚氨基酸及其制备方法、应用，旨在解决现有技术中所制备的阳离子聚合物对细胞毒性强，制备复杂，缺乏对酶降解速率的控制，限制了阳离子聚合物在生物医用领域的应用的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种阳离子型共聚氨基酸，其中，所述阳离子型共聚氨基酸的结构为：

其中，n为5～500，m为5～500，R为氢原子、烷基、取代烷基或烷氨基中的一种，R'为烷基或取代烷基中的一种，且R与R'为不同的取代基团。

在上述实现方式中，通过亲核试剂引发氨基酸-NCA和N-取代甘氨酸-NCA进行开环聚合，得到阳离子型共聚氨基酸，引入电中性的N-取代甘氨酸的聚合物长链分子，能够有效稀释氨基酸的聚合物长链分子的电荷密度，同时，通过对所述阳离子型共聚氨基酸主链上的酰胺键上的N原子的取代基进行设计，或是通过对共聚氨基酸中氨基酸单元数n以及N-取代甘氨酸的单元数m进行调控，可实现对所制备的所述阳离子型共聚氨基酸的细胞毒性及酶降解速率的调控。

可选地，所述取代烷基的取代基为C₁～C₁₂的烷基、C₁～C₁₂的烷氧基、C₁～C₁₂的烯基或卤素中的至少一种。

可选地，所述阳离子型共聚氨基酸的分子量分布为1.01～4.0。

第二方面，基于同样的发明构思，本申请还提供一种阳离子型共聚氨基酸的制备方法，其中，包括步骤：

通过亲核试剂引发氨基酸-NCA和N-取代甘氨酸-NCA进行开环聚合，制备得到阳离子型共聚氨基酸。